Astronomai nuolat tiria dangų netikėtumui. Jie nori įgyvendinti naujas idėjas, kurios gali pakeisti praėjusių metų išmintį.
Tačiau yra viena taisyklės išimtis: „Earth 2.0“ paieška. Čia mes nenorime rasti netikėtų, bet tikėtinų. Mes norime rasti tokią panašią į savo planetą, kurią galime beveik vadinti namais.
Nors mes negalime tiksliai atvaizduoti šių planetų pakankamai detaliai, kad pamatytume, ar tai vandens pasaulis su vešliais žaliaisiais augalais ir civilizacijomis, mes galime naudoti netiesioginius metodus, kad surastume „į žemę panašią“ planetą - planetą su panašia mase ir spindulys į Žemę.
Yra tik viena problema: dabartiniai egzoplanetos masės matavimo metodai yra riboti. Iki šiol astronomai matuoja radialinį greitį - mažus bangavimus žvaigždės orbitoje, kai ją tempia egzoplanetos gravitacinis traukimas, - kad būtų galima apskaičiuoti planetos ir žvaigždės masės santykį.
Bet atsižvelgiant į tai, kad dauguma egzoplanetų yra aptinkamos per jų tranzito signalą - arti šviesos, kai planeta eina priešais žvaigždę priimančiąją žvaigždę, ar ne puiku, jei mes galėtume išmatuoti jos masę remiantis vien šiuo metodu? Na, MIT astronomai rado kelią.
Magistrantė Julien de Wit ir „MacArthur“ bendradarbė Sara Seager sukūrė naują metodiką, kaip masę nustatyti naudojant vien egzoplanetos tranzito signalą. Kai planeta pereina, žvaigždės šviesa praeina per ploną planetos atmosferos sluoksnį, kuris sugeria tam tikrus žvaigždės šviesos bangos ilgius. Kai žvaigždžių šviesa pasieks Žemę, ji bus įspausta atmosferos sudėties cheminiais pirštų atspaudais.
Vadinamasis perdavimo spektras leidžia astronomams ištirti šių svetimų pasaulių atmosferą.
Bet čia yra raktas: masyvesnė planeta gali išlaikyti storesnę atmosferą. Taigi teoriškai planetos masę būtų galima išmatuoti remiantis atmosfera arba vien perdavimo spektru.
Žinoma, nėra jokio tarpusavio ryšio, arba mes būtume tai jau seniai išsiaiškinę. Atmosferos laipsnis taip pat priklauso nuo jos temperatūros ir molekulių svorio. Vandenilis yra toks lengvas, kad iš atmosferos paslysta lengviau nei, tarkime, deguonis.
Taigi de Witas dirbo iš standartinės lygties, apibūdinančios skalės aukštį - vertikalų atstumą, per kurį sumažėja atmosferos slėgis. Slėgio kritimo laipsnis priklauso nuo planetos temperatūros, planetos gravitacijos jėgos (masės a.k.) ir atmosferos tankio.
Pagal pagrindinę algebrą: žinodami bet kuriuos tris iš šių parametrų, lemsime ketvirtą. Todėl planetos gravitacinę jėgą arba masę galima apskaičiuoti pagal jos atmosferos temperatūrą, slėgio profilį ir tankį - parametrus, kuriuos galima gauti tik perdavimo spektre.
Remdamiesi teoriniu darbu, de Wit ir Seager kaip atvejo analizę panaudojo karštą „Jupiter HD 189733b“ su jau nusistovėjusia mase. Jų skaičiavimai parodė tą patį masės matavimą (1,15 karto viršijant Jupiterio masę), kaip ir matuojant radialinį greitį.
Ši nauja technika galės apibūdinti egzoplanetų masę remiantis vien jų tranzito duomenimis. Nors karštieji Jupiteriai išlieka pagrindiniu naujosios technikos taikiniu, de Witas ir Seageris artimiausiu metu siekia apibūdinti į Žemę panašias planetas. Paleidus James Webb kosminį teleskopą, numatytą 2018 m., Astronomai turėtų sugebėti išgauti daug mažesnių pasaulių masę.
Straipsnis buvo paskelbtas mokslo žurnale ir dabar jį čia galima atsisiųsti daug ilgesne forma.
